BASES GRANULARES EN LAS CAPAS DE PAVIMENTO

Todos hemos tenido la oportunidad de observar un pavimento, ya sea en largas caminatas en la vía o simplemente al conducir nuestro automóvil, sin embargo solo vemos una inmensa capa asfáltica o de concreto, pero un pavimento no solo es esa capa externa y observable, es toda un estructura compleja, que necesita un diseño especial, con este articulo se pretende dar un visión muy simple de un pavimento. 

Un pavimento por lo general es una estructura conformada por diferentes capas, de diferentes espesores y de diferentes calidades, las cuales al interactuar unas con otras ofrecen un grado de resistencia al paso de los vehículos, un pavimento común esta conformado por 5 capas,   la sub-rasante o capa mas interna que es la base del pavimento, encima de esta capa de espesor infinito se coloca una capa de material granular llamada sub-base, que dependiendo del espesor y de su calidad, va aportando a la estructura un grado de resistencia, suprayeciendo esta capa, se coloca otra llamada base granular, que por lo general es de mejor calidad de la anterior, luego encontramos otra capa llamada base asfáltica y por último encontramos la carpeta asfáltica, que es la capa de pavimento que observamos. ( Lo anterior para un pavimento flexible)    

 MATERIALES

Los materiales utilizados en aplicaciones de base granular y sub-base en general, son de arena y grava, piedra triturada o de la cantera de roca, escoria, u otro material duro, resistente de origen mineral. La gradación varia según los requisitos del tipo (base o sub-base)

Típicamente la base de los materiales granulares contienen un exceso de grava de 50 por ciento de las partículas de agregado grueso.. Las partículas cubicas son deseadas con una forma de piso o delgadas y alargadas. La base granular es normalmente de gradado denso que favorece el drenaje. La sub-base granular también es de gradado denso pero tiende a ser algo más gruesa que la base granular. El uso de los agregados triturados para la base y la sub-base es cada vez mayor en los pavimentos de primera calidad y promueven la formación de surcos de resistencia.

MÉTODOS DE ENSAYO PROPIEDADES

La base y la sub-base granular en general, constituyen el mayor espesor de la estructura del pavimento, y proporcionar resistencia y drenaje de éste. Por lo tanto, el tamaño adecuado, la clasificación, la forma y la durabilidad son atributos importantes para el rendimiento global de la estructura del pavimento. Los agregados se constituyen de partículas durables de piedra triturada, grava o escoria capaz de resistir los efectos de la manipulación, propagación y compactación sin generar deterioros a corto plazo.

Algunas de las propiedades más importantes de los agregados para la base granular y sub base incluyen:

Gradación. Una amplia gama de tamaños de agregados y gradaciones se utilizan dependiendo del tipo de pavimento y las condiciones en que la base granular y sub-base será sometido. La clasificación global influye en la estabilidad de base, el drenaje (permeabilidad) y la susceptibilidad helada. Los agregados para su uso como base granular tienden a ser denso-clasificado con un tamaño máximo de 50 mm (2 pulgadas) o menos, mientras que la sub-base granular puede tener un tamaño máximo nominal de hasta 100 mm (4 pulgadas). El porcentaje de las finos (menos de 0,075 mm (tamiz No. 200)) en la base granular es limitado, para el drenaje y los propósitos de susceptibilidad a las heladas, a un máximo de 8 por ciento, con un máximo de 12 por ciento permitido en la sub-base granular.

Forma de las partículas. La utilización de partículas angulares, equidimensionalmente iguales de este agregado se prefiere con textura rugosa, y liza para agregados redondeados. Las partículas finas o planas y alargadas reducen la fuerza cuando la carga se aplica a la parte plana del agregado a través de su dimensión más corta y también son propensos a la segregación y la ruptura durante la compactación, creando finos adicionales.

Base de Estabilidad. La base granular debe tener una gran estabilidad, particularmente en la estructura de pavimento flexible de asfalto. Los agregados angulosos , de alta densidad y consistencia dura, son partículas durables empleadas para la estabilidad Para una máxima estabilidad en la base, la base granular debe tener suficientes finos para llenar los vacíos y la gradación de todo debe estar cerca de su máxima densidad. Sin embargo, mientras que la densidad de base se maximiza por el contenido de finos entre 6 y 20 por ciento, la capacidad de carga disminuye cuando el contenido de finos supera el 9 por ciento. La estabilidad también aumenta con el porcentaje de partículas trituradas y el aumento de tamaño de agregado grueso.

Permeabilidad. Debido a que la sub-base granular suministra el drenaje a la estructura del pavimento, la nivelación del terreno y la conductividad hidráulica son muy importantes. El contenido de los finos se suele limitar a un máximo de 10 por ciento para la construcción de pavimentos normales, y 6 por ciento, cuando se requiere sub-base de drenaje libre.

Plasticidad. La presencia de los finos plástico puede reducir significativamente la carga que transporta la fuerza de la base granular y sub base.

Resistencia a la abrasión - Las partículas deben tener la fuerza suficiente para resistir a la degradación o la avería durante la construcción, en virtud de compactación o bajo tráfico.

Módulo elástico. Nos ayuda a proporcionar los coeficientes de diseño para pavimentos de múltiples capas, definiendo la relación entre el esfuerzo y la deformación de la base granular y capas sub base.

Tabla 24-8 contiene una lista de métodos de prueba estándar para evaluar la idoneidad de los materiales convencionales para su uso en aplicaciones de base granular.

Tabla Agregados granulares procedimientos de prueba. Propiedad Método de prueba Referencia

Especificaciones generales

Material clasificado de agregado para bases o - de carreteras o aeropuertos

ASTM D2940

Gradación

Los tamaños de agregados para la construcción de carreteras y el puente

ASTM D448/ / AASHTO M43

El análisis de tamiz agregado fino y grueso ASTM C136/ AASHTO T27

Forma de las partículas

Plano y partículas alargadas en agregado grueso

ASTM D4791

Sin compactar, contenido de vacios del agregado fino (como Bajo la influencia de forma de la partícula, textura superficial, y clasificación

AASHTO TP33

Índice de forma de las partículas de agregado y textura

ASTM D3398

Estabilidad de la base

California Bearing Ratio ASTM D1883/ AASHTO T193

Relaciones humedad-densidad de Suelos Utilizando un pisón de 5,5 libras (2,5 kg) de 12pulg. (305 mm) y Drop (305 mm).

ASTM D698/ AASHTO T99

Relaciones humedad-densidad de Suelos Usando un pisón de 10 libras (4,54 kg) de 18pulg. (457 mm) y Drop (457 mm)

AASHTO T180

Permeabilidad La permeabilidad de los suelos granulares (Constante de carga)

ASTM D2434/ AASHTO T215

Plasticidad

Determinación del límite plástico e índice de plasticidad de los suelos

ASTM D4318 / AASHTO T90

Agregados plásticos finos y tierra, bajo la prueba de arena equivalente

ASTM D2419 / AASHTO T176

Resistencia a la abrasión

Resistencia a la degradación del agregado grueso de gran tamaño por abrasión e impacto en la máquina de Los Ángeles

ASTM C535

Resistencia a la degradación del agregado grueso de pequeño tamaño por abrasión e impacto en la máquina de Los Ángeles

ASTM C131 / AASHTO T96

Módulo elásticoMódulo elástico de la base granular Sin consolidar / Materiales y Suelos Sub-base sub-rasante - Protocolo SHRP P46

AASHTO T274

TIPOS DE PAVIMENTOS.

PAVIMENTOS CON TRATAMIENTO SUPERFICIAL.

Los tratamientos superficiales dobles o triples pueden ser utilizados como capas de revestimiento en carreteras de tráfico leve a medio. Se construyen mediante la aplicación de capas de ligante bituminoso sobre las cuales se conforman capas de materiales pétreos compactados, cuya granulometría debe ser rigurosamente controlada para satisfacer las exigencias de las especificaciones técnicas adoptadas en el proyecto.

El deterioro del revestimiento se produce principalmente por la fisuración debida a la fatiga y/o al desgaste. Los tratamientos superficiales simples que deben ser utilizados apenas para accesos donde el tráfico de proyecto es del orden del 1% del tráfico de proyecto de las fajas de rodadura, o para la protección provisoria de bases granulares hasta que el revestimiento definitivo sea construido.

PAVIMENTOS FLEXIBLES.

Son aquellos que tienen un revestimiento asfáltico sobre una capa base granular. La distribución de tensiones y deformaciones generadas en la estructura por las cargas de rueda del tráfico, se da de tal forma que las capas de revestimiento y base absorben las tensiones verticales de compresión del suelo de fundación por medio de la absorción de tensiones cizallantes. En este proceso ocurren tensiones de deformación y tracción en la fibra inferior del revestimiento asfáltico, que provocará su fisuración por fatiga por la repetición de las cargas de tráfico. Al mismo tiempo la repetición de las tensiones y deformaciones verticales de compresión que actúan en todas las capas del pavimento producirán la formación de hundimientos en la trilla de rueda, cuando el tráfico tiende a ser canalizado, y la ondulación longitudinal de la superficie cuando la heterogeneidad del pavimento fuera significativa.

Esta estructura se diseña según condiciones especiales, los principales parámetros de diseño de un pavimento por métodos racionales son:

1. No. De Ejes o vehículos que pasan por la vía. 2. Módulos Elásticos de las capas que conforman el pavimento. 3. Temperatura del Proyecto. 4. Espesores de las Capas.

  Este tipo de pavimento llamado flexible, se diseña para un determinado número de repeticiones de carga, y al alcanzar este número de repeticiones, se espera que el pavimento se fatigue y falle, este fallo del pavimento se demuestra con la presencia de fisuras, grietas en la parte superficial.

PAVIMENTOS RIGIDOS

Son aquellos en los que la losa de concreto de cemento Portland (C.C.P.) es el principal componente estructural, que alivia las tensiones en las capas subyacentes por medio de su elevada resistencia a la flexión, cuando se generan tensiones y deformaciones de tracción de bajo la losa producen su fisuración por fatiga, después de un cierto número de repeticiones de carga. La capa inmediatamente inferior a las losas de C.C.P. denominada sub-base, por esta razón, puede ser constituida por materiales cuya capacidad de soporte sea inferior a la requerida por los materiales de la capa base de los pavimentos flexibles.

Para el caso de un pavimento rígido el cual no posee, todas estas capas y donde la más externa es una capa construida en concreto que por lo general es colocada en placas, se diseña también con un trafico especifico, con la diferencia que este pavimento puede fallar con solo una repetición de carga. 

 

 La grafica anterior nos muestra un ejemplo de materiales en la conformación de un pavimento rígido.

PAVIMENTOS SEMI-RIGIDOS

En términos amplios, un pavimento semirígido ó compuesto es aquel en el que se combinan tipos de pavimentos diferentes, es decir, pavimentos "flexibles" y pavimentos "rígidos", normalmente la capa rígida esta por debajo y la capa flexible por encima. Es usual que un

pavimento compuesto comprenda una capa de base de concreto o tratada con cemento Portland junto con una superficie de rodadura de concreto asfáltico.

La estabilidad de suelos por medio de ligantes hidráulicos (cemento Portland) permite que se obtengan materiales con capacidad de soporte suficiente para construir capas para base en pavimentos sujetos a cargas pesadas como ser camiones o aeronaves.

Bibliografía

http://members.fortunecity.es/100pies/colaboraciones/pavimento.htm

http://cuevadelcivil.blogspot.com/2010/02/tipos-de-pavimentos.html

http://www.tfhrc.gov/hnr20/recycle/waste/